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Salzwasserlösung zwischen Plattenkondensator - Was passiert?
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füsigstudy
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Anmeldungsdatum: 19.03.2009
Beiträge: 51
Wohnort: Bayern

BeitragVerfasst am: 07 Mai 2013 - 14:36:43    Titel: Salzwasserlösung zwischen Plattenkondensator - Was passiert?

Hallo zusammen,

ich stehe gerade ein wenig auf dem Schlauch und bräuchte bitte eure Hilfe.

Ich besitze einen Plattenkondensator, den ich hochfrequent betreibe (125MHz, genutzt zur Datenübertragung). Nun bringe ich leitende Kochsalzlösung zwischen beide Kondensatorplatten und die Datenverbindung reisst ab. Was passiert an dieser Stelle physikalisch?
Die beiden Kondensatorplatten sind lackiert und haben somit keinen Kontakt zur leitfähigen Lösung
.

Mir wurde erklärt, dass die Ionen in der Kochsalzlösung sich entsprechend an den Grenzflächen Kondensator-Flüssigkeit-Kondensator ausrichten. Dadurch entstehen sozusagen zwei E-Felder: Linke Kondensatorplatte - "Linke Seite Kochsalzlösung", "Rechte Seite Kochsalzlösung" - Rechte Kondensatorplatte. "In der Mitte der Kochsalzlösung" allerdings (die Ionen befinden sich an der Grenzfläche), ist die Kochsalzlösung feldfrei und deswegen schirme ich den Kondensator in der Mitte "gegeneinander ab" und die Datenverbindung kollabiert.
(Womöglich wäre jetzt ein Bild ganz gut aber sry...)

Das wäre damit vergleichbar, wenn ich eine Metallplatte in einen Kondensator bringe. Dann müssten auch zwei E-Felder entstehen und in der Mitte der Metallplatte müsste die Metallplatte feldfrei sein?
Das widerspricht allerdings meinem Schulwissen, denn ich dachte gelernt zu haben, eine Metallplatte erhöht die Kapazität eines Plattenkondensator
und legt ihn nicht lahm.

Betrachte ich meinen Anwendungsfall mal aus Sicht eines E-Technikers, steigt die Dieelektrizitätskonstante durch das Einbringen von Salzwasser an, was die Kapazität des Kondensators anhebt. Dadurch sinkt die Impedanz und ich schließe den Kondensator kurz, was keine Grund für das Versagen der Datenverbindung sein sollte, oder?

Völlig unterschiedliche Betrachtungsweisen...
Welche stimmt nun?

Was ich mich an dieser Stelle noch frage: Wieso gibt es für leitende Stoffe Dielektrizitätskonstanten? Sollte der physikalische Effekt tatsächlich wie oben beschrieben sein, fände ich das paradox.

Vielleicht kann mich jemand aufklären.
Für jede Hilfe dankbar.

Gruß
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3456

BeitragVerfasst am: 07 Mai 2013 - 15:42:51    Titel:

füsigstudy hat folgendes geschrieben:
Dadurch sinkt die Impedanz und ich schließe den Kondensator kurz, was keine Grund für das Versagen der Datenverbindung sein sollte, oder?


Das kommt darauf an, was die eigentliche des Funktion Kondensators ist. Ich bin kein Nachrichtentechniker, deshalb klär' mich mal bitte auf, auf welcher physikalischen Grundlage die Datenübertragung erfolgt. Um welche Art von Daten handelt es sich überhaupt?
füsigstudy
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Anmeldungsdatum: 19.03.2009
Beiträge: 51
Wohnort: Bayern

BeitragVerfasst am: 08 Mai 2013 - 07:28:37    Titel:

Danke für deine Antwort, GvC!

Über die kapazitive Kopplung wird kontaktlos FastEthernet übertragen. Ich hab' die Technik nicht entwickelt, sie liegt fertig vor mir, daher ist mein Wissen sehr begrenzt. Ich gehe davon aus, dass durch den hochfrequenten Wechselstrom Strom (also die Signalpegel) "über" den Kondensator fließt.

Eine Nacht darüber geschlafen meine ich:
- Ja, "in der Mitte der Kochsalzlösung" ist die Kochsalzlösung feldfrei.

- Ich denke, die elektr. Betrachtung (über Impedanz) versagt an dieser Stelle, da nicht berücksichtigt ist, ob eine Dieelektrikum oder ein Leiter in den Plattenkondensator eingebracht wird.

- Trotzdem bleibt die Frage: Wieso haben leitende Substanzen eine Dieelektrizitätskonstante?

--> Ich denke meine Problemstellung reduziert sich auf die folgende Frage:
Fließt "über einen" Kondensator auch Wechselstrom, wenn keine durchgängiges E-Feld zwischen den Kondensatorplatten existiert?
Entsprechend der Beobachtung, dass die Verbindung abreisst, würde ich sagen nein.
Andererseits: Wieso lädt sich dann ein Kondensator zur Zeit t0=0s, wenn ich Spannung an ihn anlege, auf? Es ist noch kein E-Feld aufgebaut, der Strom fließt und das sogar maximal?!
Was stimmt nun?

VG
Christian
Bunsenbär
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Anmeldungsdatum: 19.10.2012
Beiträge: 163

BeitragVerfasst am: 25 Mai 2013 - 18:35:24    Titel:

Zitat:
- Trotzdem bleibt die Frage: Wieso haben leitende Substanzen eine Dieelektrizitätskonstante?


Normalerweise hast du bei den die elektrikum ein Stoff der erstens nichtleitend ist und zweitens zum dipol ausbilden befähigt ist.

Schauen wir mal das genauer an: Wenn man an den kondensator eine spannung anlegt, welcher sich in vakuum befindet, so besitzt er eine gewisse kapazität. tut man jetzt zum bsp wasser rein, gemeint ist das destilliertes (sehr schlechter leiter), so hast du viele trilliarden von wassermolekülen:
http://www.chemie.unibas.ch/~team2007/lfelix/wasser.jpg

welche dipolmoment besitzen und im elektrischen feld ausrichten.
das sieht so aus
http://www.dieter-heidorn.de/Physik/SS/K06_Elektrisches%20Feld/K03_Ladungsspeicher/K32_Dielektrika/svi81i86.gif

das heißt du hast eine keine verschiebung der ladung nur die Elektronenschaalen verformen sich. Das erhöht die Kapazizät des Kondensators.


Hast du aber einen Leiter, was ein Metall oder Salzlösung ist, so weiss man dass es ein leiter ist. Das bedeutet dass die Ionen (Salzlösung) oder elektronen (Metall) sich frei bewegen können und somit die ladung transportieren.


Was du im kondensator hast ist folgendes. Die ionen richten sich im elektrischen feld aus, das bedeutet die Kationen zur kathode und anionen zur anode. Damit heben sie das elektrische feld auf. Die folge ist ein feldfreier raum.


Also wenn man die Kapazität des kondensators erhöhen möchte, so nimmt man einen nichtleiter (aqua dest, keramische werkstoffe, etc) was auch einen dipolmoment besitzt(wie genau das bei keramische werkstoffen ist weiss ich nicht, aber große permittivitätszahl). mehr ist nicht dahinter
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